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マイクロプラズマ・液体界面によるバイオメディカル・新材料の機能創発

公募研究

研究領域プラズマ医療科学の創成
研究課題/領域番号 15H00903
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州大学 (2016)
芝浦工業大学 (2015)

研究代表者

山西 陽子  九州大学, 工学研究院, 教授 (50384029)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードBioMEMS / マイクロTAS / 機械知能 / バイオMEMS / マイクロナノデバイス / マイクロバブル / 反応性気液界面 / 遺伝子導入 / タンパク質結晶化
研究実績の概要

本研究は新学術領域公募班におけるH25-26年度の研究成果の一つである電界誘起気泡を発展させマイクロプラズマ・液体界面による遺伝子導入や癌細胞アポトーシス等を目的としたバイオメディカル分野に貢献する実用化デバイスの製作,及びプラズマ活性種凝集を利用した新機能材料生成への応用研究を目標として研究を行いました.
具体的な研究成果として,申請者の発明であるプラズマ誘起気泡を用いたダイナミックレンジの大きな固さを有する対象への穿孔・試薬導入技術を確立し,さらに独自開発であるプラズマ活性種を凝集・循環する機能を持った3次元循環流路を用いることにより循環中の流路内に存在するプラズマ活性種を含む溶液を利用してたんぱく質結晶生成に成功しました.このプラズマ誘起気泡によるタンパク質結晶生成において,結晶品質のX線解析を行いコントロールである蒸気拡散法の条件と変わらない品質であることも確認しました.
さらにこのプラズマ気泡を利用した3次元循環流路を用いることにより,気液界面の活性種を利用して低侵襲かつハイスループットな細胞への遺伝子導入へ応用できることもわかりました.このデバイスを利用することにより,これまで遺伝子導入が困難であった酵母や藻類細胞への遺伝子導入への可能性が高まり,基礎実験結果ではその実現性を大きくサポートできる結果が出たことにより今後の展開が期待される新しい遺伝子導入技術が生み出される結果となりました.
このような高負付加価値膜面の生成技術の開発により,バイオ・電子・化学・材料等の広い分野に貢献する可能性が広がりました.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 19件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electrohydrodynamic Conduction Pump with Asymmetrical Electrode Structures in the Microchannels2017

    • 著者名/発表者名
      T.Sato, Y. Yamanishi, et. al.,
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 7 ページ: 950-952

    • DOI

      10.1246/cl.170217

    • NAID

      130005709544

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of calcium oxalate crystals in culture medium irradiated with non-equilibrium atmospheric-pressure plasma2016

    • 著者名/発表者名
      N. Kurake., et. al.,
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 号: 9 ページ: 096201-096201

    • DOI

      10.7567/apex.9.096201

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 電界誘起気泡による針なし注射器2015

    • 著者名/発表者名
      山西陽子
    • 雑誌名

      自動車技術

      巻: 69 ページ: 86-87

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Gene transfer by circulating plasma-bubble flow2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamanishi, R. Tanaka, Y. Arakawa and Y. Nakatsu
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2017)
    • 発表場所
      ラスベガス,アメリカ
    • 年月日
      2017-01-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emerging Functions of Plasma-Induced Bubbles2016

    • 著者名/発表者名
      Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      2016 MRS Fall Meeting&Exhibit
    • 発表場所
      ボストン,アメリカ
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gene transfer by circulating plasma-bubble flow2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamanishi1, Y. Arakawa, K. Ohtonari
    • 学会等名
      6th International Conference on Plasma Medicine (ICPM-6)
    • 発表場所
      Bratislava, Slovakia
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed and High-throughput Protein Crystallization and Ablation by Electrically-induced Bubbles2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Hayashi, Takudo Shu, So Takasawa and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
    • 発表場所
      Matsushima, Sendai
    • 年月日
      2016-04-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-throughput Injection by Circulating Plasma-Bubbles Laden Flows2016

    • 著者名/発表者名
      Keishi Ohtonari, Yuta Arakawa, Hiroki Ogata, Daisuke Tujimoto and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
    • 発表場所
      Matsushima, Sendai
    • 年月日
      2016-04-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズマ誘起気泡によるバイオメディカル応用2016

    • 著者名/発表者名
      山西 陽子
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学,大岡山,東京,日本
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プラズマバブルによる遺伝子導入2016

    • 著者名/発表者名
      大隣啓志 ,尾形宏輝 ,辻本大介 ,山西陽子
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学,日本
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] High Dynamic Ablation and Injection by Electric Cavitation for Wide Range of Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Takahashi, Yuta Arakawa, and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      28th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2016)
    • 発表場所
      Shanghai, CHINA
    • 年月日
      2016-01-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of 3D-Electrode as Injector of Reagent-laden Bubbles2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kambayashi, Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-NanoTechnology 2016 (APCOT2016)
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-Situ Cellular-Scale Injection for Alive Plants by Micro-Bubble Injector2016

    • 著者名/発表者名
      Sohei Itabashi, Takuya Kambayashi, Takatoshi Shimamura, Kazuki Takahashi, Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-throughput Injection by Circulating Plasma-Bubbles Laden Flows2016

    • 著者名/発表者名
      Keishi Ohtonari, Yuta Arakawa, Hiroki Ogata, Daisuke Tsujimoto and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed and High-throughput Protein Crystallization and Ablation by Electrically-induced Bubbles2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Hayashi, Takudo Shu, So Takasawa and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emerging Functions of Electrically-induced Bubble Injector2016

    • 著者名/発表者名
      Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
    • 発表場所
      Matsushima, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 針のない注射器の実現に向けたマイクロ流体を用いたインジェクション技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      山西陽子
    • 学会等名
      精密工学会, 次世代センサ・アクチュエータ委員会, 技術講演会
    • 発表場所
      東京, 日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プラズマとマイクロバブルによるバイオメディカル応用2016

    • 著者名/発表者名
      山西陽子
    • 学会等名
      JIEP最先端実装技術シンポジウム
    • 発表場所
      東京,日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電界誘起気泡による機能性界面2016

    • 著者名/発表者名
      山西陽子
    • 学会等名
      (公財)科学技術交流財団 第4回研究会「界面プラズマ・ものづくり研究会」
    • 発表場所
      名古屋,日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電界誘起気泡による機能創発2016

    • 著者名/発表者名
      山西陽子
    • 学会等名
      光部品生産技術部会 - 日本オプトメカトロニクス協会
    • 発表場所
      東京,日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 針のない注射器の実現に向けたマイクロ流体を用いたインジェクション技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      山西陽子
    • 学会等名
      科学技術・学術政策研究所主催講演会
    • 発表場所
      東京,日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液中プラズマと気泡圧壊による高アスペクト比加工への研究2016

    • 著者名/発表者名
      笹川 勇輝, 荒川 佑太, 山西 陽子
    • 学会等名
      ROBOMECH 2016, (社)日本機械学会ロボメカ部門
    • 発表場所
      横浜,日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電界誘起気泡とプラズマキャビテーションによるバイオ応用2015

    • 著者名/発表者名
      山西 陽子
    • 学会等名
      化学工学会反応工学部会 講演会「プラズマ利用の現状と課題」
    • 発表場所
      群馬大学理工学部太田キャンパス,日本
    • 年月日
      2015-12-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Concentration and Extraction of Plasma-induced Radical Species for Protein Crystallization2015

    • 著者名/発表者名
      Yoko Yamanishi , Takuya Kobayashi
    • 学会等名
      2015 MRS Fall Meeting&Exhibit
    • 発表場所
      Boston, U.S.A
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズマ気泡による新液中マイクロ加工と力計測2015

    • 著者名/発表者名
      荒川 佑太,辻本 大介,山西 陽子
    • 学会等名
      第32回 「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム(電気学会)
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟,日本
    • 年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Extract of Radical Species by Criculating Reactive Interface of Microfludic Chip for Protein Crystallization2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kobayashi, Keishi Ohtonari and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      micro-TAS 2015
    • 発表場所
      慶州,韓国
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電界誘起バブルインジェクターによる多種生体試料への試薬パターニング2015

    • 著者名/発表者名
      高橋 和基,山西 陽子
    • 学会等名
      第39 回静電気学会全国大会
    • 発表場所
      首都大学東京,東京,日本
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Processing Biological Material by Combination of Cavitation and Plasma Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Arakawa, Yuki Sasagawa, Daisuke Tsujimoto, Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      AEPSE2015
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-09-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液中プラズマ気泡誘起によるタンパク質結晶生成2015

    • 著者名/発表者名
      小林 卓矢, 山西 陽子
    • 学会等名
      第76回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋,日本
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Radical Induced Protein Crystallization by radical Amplification Microfludic Chip2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kobayashi, Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      Transducers 2015
    • 発表場所
      Anchorage, Alaska, U.S.A
    • 年月日
      2015-06-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma-cavitation Pencil Cutter for Powerful Micro-Processing2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Arakawa, Mikiko Ohmura, Daisuke Tsujimoto and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      Transducers 2015
    • 発表場所
      Anchorage, Alaska, U.S.A
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microwave Induced Plasma Jet for Radical Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Tsujimoto, Ryohei Michida, Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      ISMM 2015
    • 発表場所
      Kyoto, JAPAN
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radical Induced Protein Crystallization by Amplified Residence Time of Reactive Air-Liquid Interface2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kobayashi, Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      ISMM 2015
    • 発表場所
      Kyoto, JAPAN
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズマ誘起気泡の圧壊による新液中マイクロ加工2015

    • 著者名/発表者名
      荒川 佑太, 大村 実樹子,辻本 大介,山西 陽子
    • 学会等名
      ROBOMECH 2015
    • 発表場所
      京都,日本
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 針なし気泡注射器による試薬インジェクション2015

    • 著者名/発表者名
      高橋 和基,山西 陽子
    • 学会等名
      ROBOMECH 2015
    • 発表場所
      京都,日本
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Emerging Functions of Electrically-induced Bubble Injector2015

    • 著者名/発表者名
      Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
    • 発表場所
      仙台,松島,日本
    • 年月日
      2015-04-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 材料表面の親水・親油の評価と制御設計2016

    • 著者名/発表者名
      石井淑夫他
    • 総ページ数
      577
    • 出版者
      ㈱テクノシステム
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 九州大学流体医工学研究室

    • URL

      http://bmf.mech.kyushu-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 芝浦工業大学 山西研究室 微細機能性流体工学研究室

    • URL

      http://www.sic.shibaura-it.ac.jp/~yoko/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 気泡噴出チップ、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、並びにインジェクション装置及びインジェクション方法2015

    • 発明者名
      山西陽子,神林卓也,高橋和基
    • 権利者名
      芝浦工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-205948
    • 出願年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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